Android 4.0 SystemUI淺析——SystemUI啓動流程

  閱讀Android 4.0源碼也有一段時間了，這次是針對SystemUI的一個學習過程。本文只是對SystemUI分析的一個開始——啓動流程的分析，網上有很多關於2.3的SystemUI的分析，可4.0與2.3的差別還是很大的，爲了給自己留下筆記同時也方便大家學習和探討，遂寫此文，後續將有更多關於SystemUI的分析，敬請關注。

       轉載請註明出處：http://blog.csdn.net/yihongyuelan

       1.初始SystemUI

       什麼是SystemUI？你或許會覺得這個問題很幼稚，界面上的佈局UI顯示？系統的UI？如果你是這麼想的，那麼就大錯特錯了。我們知道Android 4.0 ICS同時適用於Phone和Tablet(TV)，因此，對於Phone來說SystemUI指的是：StatusBar(狀態欄)、NavigationBar(導航欄)。而對於Tablet或者是TV來說SystemUI指的是：CombinedBar(包括了StatusBar和NavigationBar)。注：關於Android 4.0的UI介紹請參考這篇文章。

       根據上面的介紹，我想大家應該知道SystemUI的具體作用了吧！也就是說我們的Phone的信號，藍牙標誌，Wifi標誌等等這些狀態顯示標誌都會在StatusBar上顯示。當我們的設備開機後，首先需要給用戶呈現的就是各種界面同時也包括了我們的SystemUI，因此對於整個Android系統來說，SystemUI都有舉足輕重的作用，那接下來就來看看它的啓動流程吧！

       2.啓動流程

       這裏只是單單的分析啓動流程，實際上SystemUI啓動過程中涉及到很多東西的調用，這裏暫時不分支去介紹，後續會有相關文章的詳細分析。那麼對於這種分析我還是將自己的分析思路寫出來，而不是直接展現已經分析好的結果，當然結果會在最後展示出來。這樣做一方面有利於鍛鍊自己的分析能力，另一方面各位看官也可以找出分析中的利與弊從而更好的取捨。

       首先來看看SystemUI的代碼位置，路徑：SourceCode/frameworks/base/packages/SystemUI；其次看看它的代碼梗概：

圖 2.1

      在Android 4.0中，Google整合了Phone和Tablet(TV)的SystemUI，也就說可以根據設備的類型自動匹配相應的SystemUI。這一點是在Android 2.3中是沒有的。那麼接下來怎麼分析呢？打開AndroidManifest.xml可以看到：

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
        package="com.android.systemui"
        coreApp="true"
        android:sharedUserId="android.uid.system"
        android:process="system"
        >

    <uses-permission android:name="android.permission.STATUS_BAR_SERVICE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
    <uses-permission android:name="android.permission.GET_TASKS" />
    <uses-permission android:name="android.permission.MANAGE_USB" />

    <application
        android:persistent="true"
        android:allowClearUserData="false"
        android:allowBackup="false"
        android:hardwareAccelerated="true"
        android:label="@string/app_label"
        android:icon="@drawable/ic_launcher_settings">

        <!-- Broadcast receiver that gets the broadcast at boot time and starts
             up everything else.
             TODO: Should have an android:permission attribute
             -->
        <service android:name="SystemUIService"
            android:exported="true"
            />

        <!-- started from PhoneWindowManager
             TODO: Should have an android:permission attribute -->
        <service android:name=".screenshot.TakeScreenshotService"
            android:process=":screenshot"
            android:exported="false" />

        <service android:name=".LoadAverageService"
                android:exported="true" />

        <service android:name=".ImageWallpaper"
                android:permission="android.permission.BIND_WALLPAPER"
                android:exported="true" />

        <receiver android:name=".BootReceiver" >
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.BOOT_COMPLETED" />
            </intent-filter>
        </receiver>
        ... ...
    </application>
</manifest>

 

       根據以上代碼我們可以發現這其中註冊了很多Service，同時也包括了廣播。但這裏我們只關注SystemUIService，這纔是本文的主旨啊。那麼首先要找到SystemUIService是如何啓動的。對於Service的啓動，在我以前的博文中已有提到，這裏就不多說了，不外乎startService(intent)和bindService(intent)，它們都是以intent爲對象，那intent的聲明也需要SystemUIService啊，因此我們可以據此搜索關鍵詞"SystemUIService"。

       經過漫長的搜索和比對之後發現，原來，SystemUIService是在SystemServer.java中被啓動的，如下所示：

static final void startSystemUi(Context context) {
    Intent intent = new Intent();
    intent.setComponent(new ComponentName("com.android.systemui",
                "com.android.systemui.SystemUIService"));
    Slog.d(TAG, "Starting service: " + intent);
    context.startService(intent);
}

這裏的startSystemUi()方法則在ServerThread的run()方法中被調用。這裏提到SystemServer就不得不提及Android的啓動流程，這裏不會展開詳細討論具體的流程，只是簡單的介紹一下大概流程，用以表明SystemServer所處的位置。

        Android的啓動分爲內核啓動、Android啓動、launcher啓動，我們的SystemServer就處於Android啓動中，以下是大致流程圖：

                                                            init->ServiceManager->Zygote->SystemServer->... ...

在SystemServer中，初始化了Android系統中的Java層服務，如PowerManagerService、WindowManagerService等等，當然也包括了SystemUIService，它們通過ServiceManager的addService()方法，添加到ServiceManager的管理中。實際上，根據後面的分析這裏add了一個很重要的StatusBarManagerService。這個Service在後面會用到的。

       既然到這裏SystemUIService已經啓動，那麼我們就繼續跟蹤該Service吧。

       1).首先查看其onCreate()方法，如下：

public void onCreate() {
    // Pick status bar or system bar.
    IWindowManager wm = IWindowManager.Stub.asInterface(
            ServiceManager.getService(Context.WINDOW_SERVICE));
    try {
        SERVICES[0] = wm.canStatusBarHide()//根據wm.canStatusBarHide()判斷設備類型
                ? R.string.config_statusBarComponent
                : R.string.config_systemBarComponent;
    } catch (RemoteException e) {
        Slog.w(TAG, "Failing checking whether status bar can hide", e);
    }

    final int N = SERVICES.length;
    mServices = new SystemUI[N];
    for (int i=0; i<N; i++) {
        Class cl = chooseClass(SERVICES[i]);
        Slog.d(TAG, "loading: " + cl);
        try {
            mServices[i] = (SystemUI)cl.newInstance();
        } catch (IllegalAccessException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        } catch (InstantiationException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }
        mServices[i].mContext = this;
        Slog.d(TAG, "running: " + mServices[i]);
        mServices[i].start();
    }
}

在這段代碼中，通過AIDL的方式獲取了WindowManager的對象wm，並調用其方法canStatusBarHide()來判斷當前設備的類型，也就是說如果我們使用的Phone那麼後續就會加載StatusBar和NivagationBar；而如果我們設備類型是Tablet(TV)之類的(可以在配置文檔裏面配置)，就會加載CombiedBar。

        這裏的canStatusBarHide()方法的具體實現是在：frameworks/base/policy/src/com/android/internal/policy/impl/PhoneWindowManager.java。爲什麼會是這裏呢？我們在Eclipse中導入源碼之後，找到SystemUIService.java中的wm.canStatusBarHide()方法，通過open Implementation直接跳轉到WindowsManagerService中：

public boolean canStatusBarHide() {
    return mPolicy.canStatusBarHide();
}

但這裏我們發現canStatusBarHide()實際上是WindowManagerPolicy的對象調用的方法，而WindowManagerPolicy只是一個接口類，根據以往分析的經驗可以知道，這裏的WindowManagerPolicy對象所調用的canStatusBartHide()方法一定是其實現類中的方法。因此，繼續通過open Implementation跳轉，來到了PhoneWindownManager中：

public boolean canStatusBarHide() {
    return mStatusBarCanHide;
}

繼續查看mSatuBarCanHide的實現，如下所示：

// Determine whether the status bar can hide based on the size
// of the screen.  We assume sizes > 600dp are tablets where we
// will use the system bar.
int shortSizeDp = shortSize
        * DisplayMetrics.DENSITY_DEFAULT
        / DisplayMetrics.DENSITY_DEVICE;
mStatusBarCanHide = shortSizeDp < 600;
mStatusBarHeight = mContext.getResources().getDimensionPixelSize(
        mStatusBarCanHide
        ? com.android.internal.R.dimen.status_bar_height
        : com.android.internal.R.dimen.system_bar_height);

mHasNavigationBar = mContext.getResources().getBoolean(
        com.android.internal.R.bool.config_showNavigationBar);

這裏通過shortSizeDp來判斷當前設備的類型，如果當前屏幕的shortSizeDp<600dp，則系統會認爲該設備是Phone反之則認爲是Tablet。根據mStatusBarCanHide的值，設定StatusBar或者SystemBar(CombinedBar)的高度，以及是否顯示NavigationBar。

        繼續回到我們的SystemUIService.java的onCreate()方法中，根據前面對canStatusBarHide()的判斷，SERVICE[0]中將存放R.string.config_statusBarComponent或者R.string.config_systemBarComponent。它們的值具體是：

<string name="config_statusBarComponent" translatable="false">com.android.systemui.statusbar.phone.PhoneStatusBar</string>
<string name="config_systemBarComponent" translatable="false">com.android.systemui.statusbar.tablet.TabletStatusBar</string>

因爲我的測試設備是Phone，那麼現在SERVICE[0]中存放的就是com.android.systemui.statusbart.phone.PhoneStatusBar。查看以下代碼：

final int N = SERVICES.length;
mServices = new SystemUI[N];
for (int i=0; i<N; i++) {
    Class cl = chooseClass(SERVICES[i]);
    Slog.d(TAG, "loading: " + cl);
    try {
        mServices[i] = (SystemUI)cl.newInstance();
    } catch (IllegalAccessException ex) {
        throw new RuntimeException(ex);
    } catch (InstantiationException ex) {
        throw new RuntimeException(ex);
    }
    mServices[i].mContext = this;
    Slog.d(TAG, "running: " + mServices[i]);
    mServices[i].start();
}

這些方法會分別啓動兩個方法，這兩個方法可以從log中知道，分別是PhoneStatusBar.start()和PowerUI.start()。而我們的目的是要弄清SystemUI的啓動，因此現關注PhoneStatusBar.start()方法。

log信息：

06-04 13:23:15.379: DEBUG/SystemUIService(396): loading: class com.android.systemui.statusbar.phone.PhoneStatusBar

06-04 13:23:16.739: DEBUG/SystemUIService(396): loading: class com.android.systemui.power.PowerUI

       來到PhoneStatusBar.start()方法中，位於：SourceCode/frameworks/base/packages/SystemUI/src/com/android/systemui/statusbar/phone/PhoneStatusBar.java，代碼如下：

@Override
public void start() {
    mDisplay = ((WindowManager)mContext.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE))
            .getDefaultDisplay();

    mWindowManager = IWindowManager.Stub.asInterface(
            ServiceManager.getService(Context.WINDOW_SERVICE));

    super.start(); // calls makeStatusBarView()

    addNavigationBar();

    //addIntruderView();

    // Lastly, call to the icon policy to install/update all the icons.
    mIconPolicy = new PhoneStatusBarPolicy(mContext);
}

這裏的重心主要是在super.start()和addNavigationBar()上。目前市面上很多手機已經刷入了ICS，但是大多數是沒有NavigationBar的，也就是說自己修改了源碼，屏蔽了NavigationBar。繼續跟蹤super.start()方法，來到/SourceCode/frameworks/base/packages/SystemUI/src/com/android/systemui/statusbar/StatusBar.java的start()方法中，代碼如下：

public void start() {
    // First set up our views and stuff.
    View sb = makeStatusBarView();

    // Connect in to the status bar manager service
    StatusBarIconList iconList = new StatusBarIconList();
    ArrayList<IBinder> notificationKeys = new ArrayList<IBinder>();
    ArrayList<StatusBarNotification> notifications = new ArrayList<StatusBarNotification>();
    mCommandQueue = new CommandQueue(this, iconList);
    mBarService = IStatusBarService.Stub.asInterface(
            ServiceManager.getService(Context.STATUS_BAR_SERVICE));
    int[] switches = new int[7];
    ArrayList<IBinder> binders = new ArrayList<IBinder>();
    try {
        mBarService.registerStatusBar(mCommandQueue, iconList, notificationKeys, notifications,
                switches, binders);
    } catch (RemoteException ex) {
        // If the system process isn't there we're doomed anyway.
    }

    disable(switches[0]);
    setSystemUiVisibility(switches[1]);
    topAppWindowChanged(switches[2] != 0);
    // StatusBarManagerService has a back up of IME token and it's restored here.
    setImeWindowStatus(binders.get(0), switches[3], switches[4]);
    setHardKeyboardStatus(switches[5] != 0, switches[6] != 0);

    // Set up the initial icon state
    int N = iconList.size();
    int viewIndex = 0;
    for (int i=0; i<N; i++) {
        StatusBarIcon icon = iconList.getIcon(i);
        if (icon != null) {
            addIcon(iconList.getSlot(i), i, viewIndex, icon);
            viewIndex++;
        }
    }

    // Set up the initial notification state
    N = notificationKeys.size();
    if (N == notifications.size()) {
        for (int i=0; i<N; i++) {
            addNotification(notificationKeys.get(i), notifications.get(i));
        }
    } else {
        Log.wtf(TAG, "Notification list length mismatch: keys=" + N
                + " notifications=" + notifications.size());
    }

    // Put up the view
    final int height = getStatusBarHeight();

    final WindowManager.LayoutParams lp = new WindowManager.LayoutParams(
            ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT,
            height,
            WindowManager.LayoutParams.TYPE_STATUS_BAR,
            WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE
                | WindowManager.LayoutParams.FLAG_TOUCHABLE_WHEN_WAKING
                | WindowManager.LayoutParams.FLAG_SPLIT_TOUCH,
            // We use a pixel format of RGB565 for the status bar to save memory bandwidth and
            // to ensure that the layer can be handled by HWComposer.  On some devices the
            // HWComposer is unable to handle SW-rendered RGBX_8888 layers.
            PixelFormat.RGB_565);

    // the status bar should be in an overlay if possible
    final Display defaultDisplay
        = ((WindowManager)mContext.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE))
            .getDefaultDisplay();

    // We explicitly leave FLAG_HARDWARE_ACCELERATED out of the flags.  The status bar occupies
    // very little screen real-estate and is updated fairly frequently.  By using CPU rendering
    // for the status bar, we prevent the GPU from having to wake up just to do these small
    // updates, which should help keep power consumption down.

    lp.gravity = getStatusBarGravity();
    lp.setTitle("StatusBar");
    lp.packageName = mContext.getPackageName();
    lp.windowAnimations = R.style.Animation_StatusBar;
    WindowManagerImpl.getDefault().addView(sb, lp);

    if (SPEW) {
        Slog.d(TAG, "Added status bar view: gravity=0x" + Integer.toHexString(lp.gravity)
               + " icons=" + iconList.size()
               + " disabled=0x" + Integer.toHexString(switches[0])
               + " lights=" + switches[1]
               + " menu=" + switches[2]
               + " imeButton=" + switches[3]
               );
    }

    mDoNotDisturb = new DoNotDisturb(mContext);
}

在這裏，完成了SystemUI的整個初始化以及設置過程，並最終呈現到界面上。在StatusBar中的start()方法主要完成了以下幾個工作：首先獲取需要在StatusBar上顯示的各種icons。然後初始化一些屬性。最後通過WindowManager的addView方法將StatusBar顯示出來。分析到這裏可能有人會問了，明明說分析的是SystemUI的嘛，怎麼最後變成StatusBar了呢？如果你硬要說我跑題那我也沒有辦法，回過頭去看看addNavigationBar()，你會發現和StatusBar的加載幾乎一致，因此沒必要再詳述了。如果細心閱讀了的朋友肯定會發現這句代碼：

mBarService = IStatusBarService.Stub.asInterface(ServiceManager.getService(Context.STATUS_BAR_SERVICE));

這不正是我們前面add的StatusBarManagerSerivce嗎？這裏通過AIDL的方式來獲取它的對象。

        整個代碼執行的時序圖如圖2.2所示：

圖 2.2

        3.總結

        Android 4.0的SystemUI加載啓動的過程大致就是這樣，雖然看似簡單，但這僅僅是個開始，master還是後面呢！！各家廠商根據自家的需求，需要定製SystemUI或者美化SystemUI，不同的平臺(QCOM、MTK等等)也會有不同的修改，但大體框架是沒有變的，無非是在原有基礎上的修修改改或者增加一些自己的類等等。通過對Android源碼框架性的理解，可以學習到很多設計上的知識（雖然自己還很欠缺）。通過這次分析，開始逐漸用StarUML來畫時序圖，這也是一個學習的過程。